​Illustration från projektet Ultimate av en möjlig framtida flygplansdesign​

EU satsar långsiktigt på ultraeffektiva flygmotorer

​EU satsar närmare 30 miljoner kronor på forskning kring radikala flygmotor-innovationer. Projektet "Ultra Low emission Technology Innovations for Mid-century Aircraft Turbine Engines", förkortat "Ultimate", löper under tre år och har som syfte att radikalt minska utsläpp från flygmotorer. Detta för att möta EU:s utsläppsmål med sikte på 2050. Den här veckan presenteras projektet på en konferens i Sydkorea.
I projektet som koordineras av Chalmers medverkar fyra av de största motortillverkarna i Europa; Rolls-Royce (Storbritannien), MTU Aero Engines (Tyskland), Safran Aircraft Engines (Frankrike), GKN Aerospace (Sverige) och de fyra universiteten Chalmers tekniska högskola (Sverige), Cranfield University (Storbritannien), Aristotle University of Thessaloniki (Grekland), Institut supérieur de l’aéronautique et de l’espace (Frankrike), institutet Bauhaus Luftfahrt (Tyskland) samt teknikmanagementföretaget Arttic (Frankrike).
 
– EU:s målsättning är att nå en minskning med 75 procent av bränsleförbrukningen per passagerarkilometer mellan år 2000 och 2050, säger Tomas Grönstedt, professor i turbomaskiner på Chalmers och koordinator för projektet. Årtionden av investeringar, stödda av EU-program som Clean Sky, har gjort sådana högt satta mål möjliga. För att nå 75-procents-målet uppskattar vi att de sista 18 procenten måste komma från radikal teknik utvecklad inom vårt projekt.
 



Illustration av ett så kallat boxpropkoncept; en konstruktion med potential att sänka bränsleförbrukning och minska buller i jämförelse med andra okapslade propellerfläktlösningar.






Genom nära samarbete med motorindustrin säkerställs genomförbarhet, det vill säga koncept som är orealistiska kan uteslutas redan på ett tidigt stadium. De motorer som utvecklas måste också klara mycket tuffa bullerkrav och möjliggöra kraftiga minskningar av kväveoxider. Resultaten från projektet kommer att ligga till grund för industrins teknikplaner och framtida tillverkning av motorer. Projektet kräver komplexa tekniklösningar som kan skapa många nya högteknologiska jobb runtom i Europa.





Chalmersforskaren Alex Capitao Patrao förbereder ett vindtunnelexperiment för att mäta prestandan hos en ny typ av flygplanspropeller – en så kallad boxprop.

 



– Idag har en flygmotor en verkningsgrad på cirka 40 procent, och med 2050-teknik räknar vi med att komma upp i en verkningsgrad på över 60 procent, säger Tomas Grönstedt. För att uppnå dessa nivåer måste man ge sig på de stora förlustkällorna samtidigt som man arbetar vidare med stegvisa förbättringar.
 
– Vi ska ta fram motorkonstruktioner som idag bara finns på idéstadiet och kombinera teknologier på ett sätt som inte tidigare genomförts.
 
Ett exempel är kolvmotortopping, som kombinerar konventionell brännkammarteknik med kolvmotorlösningar. I dagens flygmotorer sjunker trycket när bränslet förbränns. Tekniklösningar som höjer trycket under förbränningsprocessen kan öka verkningsgraden avsevärt. En annan stor förlustkälla kommer från att den luft som strömmat igenom en flygmotor har typiskt 500-700 grader högre temperatur än omgivningen.
 
– Kan man återvinna delar av denna enorma värmemängd kan mycket uppnås, säger Tomas Grönstedt. Den här typen av radikala tekniklösningar kommer förändra hur en motor ser ut i grunden.
 


Forskarna räknar med att teknologierna som de ska ta fram i projektet Ultimate kommer att sänka koldioxid-utsläppen från civilflyget med 18 procent per passagerarkilometer från och med år 2050 då den nya tekniken successivt förväntas tas i bruk. I ett framtidsscenario som värderats i projektet motsvarar detta en total utsläppsminskning på omkring 3 gigaton koldioxid under de efterföljande 25 åren (grön yta).




Fakta om forskningen

Projektet Ultimate presenteras på konferensen Asme Turbo Expo 2016, som pågår 13-17 juni i Seoul, Sydkorea.
 
 
Ultimate pågår i tre år och startade i september 2015.
 
För mer information, kontakta:
Tomas Grönstedt, professor i turbomaskiner på Chalmers, 031-772 14 09, tomas.gronstedt@chalmers.se


Bild till höger: Chalmersforskaren Xin Zhao experimenterar med Chalmers mellankylarkoncept, som vidareutvecklas inom Ultimate-projektet.


Bilder: Projektet Ultimate och Anna-Lena Lundqvist

Publicerad: må 13 jun 2016. Ändrad: ti 02 maj 2017